超高频RFID读写器射频前端设计与仿真.pdf

RFID射频识别《微计算机信息》(嵌入式与SOC)2009年第25卷第4-2期

文章编号:1008-0570(2009)04-2-0248-03

超高频RFID读写器射频前端设计与仿真
TheDesignandSimulationofRFfront-endCircuitforUHFRFIDReader

（郑州大学）王耀范文兵葛峥
WANGYAoFANWen-bingGEZheng

摘要:本文介绍了射频识别读写器的工作原理和国际标准,利用Agilent公司的ADS2005仿真软件对RFID读写器射频前端
收发系统进行了仿真分析,对读写器射频前端的拓扑结构、接收机零点效应、I/Q双路原理进行了详细研究。并进一步给出
了基于通用通信芯片的UHF射频识别读写器射频前端的设计方法。实际应用结果表明,该设计可以达到ISO/IEC18000-6B
标准的要求。
关键词:射频识别;超高频;读写器;I/Q双路
中图分类号:TP393文献标识码:B

Abstract:ThispaperintroducestheprincipleandstandardsofUHFRFIDreader.ByusingADS2005,wesimulatetheRFcircuitsys-
temandanalyzethetopologystructureofRFfront-endcircuit,thezeropointofreceiverandtheprincipleofI/Qcircuit.Thenwe
技presentthedesignofaRFfront-endcircuitforUHFRFIDreaderwhichisbasedonsomeuniversalRFchips.Andthisdesigncan
reachtheinternationalstandardISO/IEC18000-6B.
术Keywords:RFID;UHF;reader;I/Q

创射频识别技术（RFID,RadioFrequencyIdentification）是在雷IEC18000-6B的规定，系统传输基于“读写器先发言”机制，且
达技术的基础上发展起来的，它的主要原理是通过无线电波进在射频信号收发方面有如下要求：
新行非接触双向数据通信从而获取相关数据并实现目标识别。(1)由读写器到电子标签的数据传输采用曼彻斯特编码，调
RFID系统按照工作频段可以分为低频（135kHz以下）、高频制方式为调制深度为99%或11%的ASK调制，其中99%的
（13.56MHz）、超高频（860-930MHz）和微波（2.4GHz以上）等几ASK调制可以用OOK调制实现；位速率为10kbps或40kbps。
类。其中超高频（UHF）频段和微波频段的RFID系统具有读写(2)由电子标签到读写器的返回链路采用FM0编码，调制方
距离远、通讯速度快等优点，更适合未来物流、供应链等领域的式为反向散射调制。其调制方式与ASK调制类似，所以在解调
应用，因此UHF及更高频率的RFID技术具有重大战略意义。端可以按照ASK方式解调。反向传输数据速率为40kbps。
本文介绍了超高频RFID系统的工作原理和相关标准，并2射频前端设计
利用软件对发射和接收链路的拓扑结构进行了仿真和研
ADSADS（AdvancedDesignSysteM）是Agilent公司开发研制的
究，最后给出了基于通用芯片的读写器射频前端解决方案
。电子设计自动化软件系统。它是射频设计领域应用较为广泛的
1RFID系统工作原理及物理接口一种EDA工具。该软件的功能包括时域电路模拟（SPICE-like
1.1工作原理SiMulation）、频域电路模拟（HarMonicBalanceLinearAnalysis）、
一个典型的RFID系统一般由RFID标签、读写器以及计电磁模拟（EMSiMulation）、通信系统模拟（CoMMunicationSys－
算机系统等部分组成。其基本工作流程如下：读写器将无线电teMSiMulation）、数字信号处理设计（DSP）等。常用的ADS仿真
载波信号经过发射天线向外发射。电子标签从读写器发射的电分析控件有：S参数分析、瞬态分析、交流分析和谐波平衡分
磁波中提取其工作所需的能量，一部分电磁波被标签后向散射析等。
(反射)回阅读器，同时，标签也按照存储的数据序列来改变自己2.1发射链路设计与仿真
的输入阻抗从而实现对后向散射信号的调制系统的接收天线)+ÉÈ
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接收电子标签发出的信号，经天线的调节器传输给读写器，读-./Ç)
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写器对接收